混合双馈入直流系统中换相失败影响分析与抑制策略

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenpeixin
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随着直流工程建设发展,柔性直流与常规直流馈入同一受端电网的混合双馈入直流系统逐渐增多。在这种背景下,深入理解常规直流与柔性直流之间的相互影响及作用机理、充分发挥两类直流的优势以改善系统整体运行特性显得尤为重要。本论文重点研究大扰动下常规直流换相失败与柔性直流之间的相互影响及其机理,并提出适用于混合双馈入直流系统的常规直流换相失败抑制策略,主要成果如下:首先,针对常规直流换相失败影响柔性直流研究尚不完善的问题,本文研究了交流故障期间常规直流换相失败对柔性直流运行特性的影响。分析了常规直流换相失败时谐波电流的产生机理,研究了谐波电流对柔性直流锁相环与控制器性能的影响。分析发现,换相失败期间常规直流相当于一个输出2、3次谐波电流的时变谐波电流源,2、3次谐波电流经交流线路传递后畸变近区柔性直流公共耦合点电压,这会增大柔性直流锁相环误差,恶化控制效果。其次,针对柔性直流对常规直流换相失败抑制作用主要采用仿真手段进行研究的问题,本文基于理论推导,研究了柔性直流抑制常规直流换相失败的作用机理。推导了故障期间常规直流换流母线电压表达式,定量分析了柔性直流对常规直流换流母线电压的支撑作用,为柔性直流通过提供无功电流抑制常规直流换相失败提供了理论依据。另外,研究了柔性直流换流站输出电流幅值、功率因数角及联络线电气距离对换相失败抑制作用的影响。然后,针对如何发挥柔性直流无功调节能力抑制常规直流换相失败的问题,本文提出了一种基于触发角指令值提前量的混合双馈入直流系统换相失败抑制策略。推导了可避免换相失败发生的常规直流触发角提前量,将其转换为无功功率补偿量,附加至柔性直流无功类控制外环中,增加故障期间柔性直流对交流系统的无功支援。PSCAD仿真试验表明,该控制策略可有效提高系统的换相失败抵御能力。最后,针对严重交流故障下,柔性直流增发无功功率抑制换相失败时潜在的直流过电压问题,本文提出一种兼顾柔性直流穿越交流故障与换相失败抑制的混合双馈入直流系统控制策略。根据柔性直流公共耦合点电压跌落情况判断故障严重程度并切换控制模式,针对不同控制模式,设计了附加电流补偿量计算环节和功率指令值修正环节。PSCAD仿真试验表明,该控制策略在有效抑制换相失败的同时,可降低柔性直流严重故障期间直流电压与交流电流的偏移量,有助于柔性直流安全穿越交流故障。本文研究成果可为柔性直流接入含常规直流受端电网的规划与设计、混合多馈入交直流系统故障特性的分析与改善提供理论依据。
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